Automation auf Schiffen Teil 2: (Voll integriertes Schiffsmanagement )

[Captain Hans]

Automation auf Schiffen Teil 2: (Voll integriertes Schiffsmanagement )

Nach dem Teil 1 der Automation fuer Schiffe moechte ich hier nun die Loesungen fuer die Integration der Systeme vorstellen
Natuerlich koennte man wieder ganze Buecher darueber schreiben, ich versuche hier nur einen Ueberblick ueber die Geschichte dieser Entwicklung und seiner Problematiken zu geben.

Waehrend der Erneuerung meiner Patente 1992/93 erfuhr ich von den Dozenten von der Einfuehrung des ISM Codes und der Suche nach Loesungen fuer die Integration aller an Bord befindlicher Systeme. Da ich einige audio visuelle CBT (Computer based Training) Programme geschrieben hatte, fragte man mich, ob ich nicht einen reinen Prototypen fuer ein Decision Support System  (Entscheidungshilfe System) entwickeln koennte, das den Kapitaen vor allen Dingen in Notfaellen unterstuetzt,.
Dazu benoetigte ich aber die Kooperation von einer Reederei, den Behoerden und genaue Daten und Unterlagen ueber ein Schiff.
Die Reederei NSB (Buxtehude), der GL, die SeeBG, und vor allen Dingen Kapitaen Reichelt (OTV Schiffssicherheitsschule Hamburg) sowie die Landesfeuerwehrzentrale standen uns mit Rat und Tat bei.   
Im Dezember 1993 waren wir in der Lage, einen solchen Prototypen dem Bundesverkehrsministerium und 12 anderen Behoerden vorzustellen – er wurde mit "Zukunftsweisende  Technologie" bezeichnet. Das BVM arrangierte, dass wir das System bei der IMO (International Maritime Organisation) (Walhalla der Seefahrt) 172 Nationen in den Pausen vorstellen durften.
Es war ein voller Erfolg.

1994 wurde dann die AVECS GmbH gegruendet, die nun ein einsatzfaehiges System entwickeln sollte. Die Finanzierung erfolgte mit Eigenkapital, Foedermassnahmen und Bankkrediten.
Einige Reeder, die auch nach Loesungen suchten, wurden auf uns durch den VDR (Verband Deutscher Reeder) aufmerksam und fingen an, uns zu unterstuetzen.

Es war klar, das solch ein System spezifisch fuer jedes einzelne Schiff und Schifftstyp entwickelt werden musste.
Im Maerz 1996 konnten wir das erste System auf einem Containerschiff der Reederei Hermann Buss, Leer (MS "Charlotte Borchard") probeweise installieren.
Auf der Reise von Hamburg nach Pyreus probten wir alle Notfallplaene mehere Male und es stellten sich reichlich viele Macken heraus, die wir alle noch beheben mussten.
(Diese Reise wurde vom NDR 3 Rostock gefilmt. Der Film mit dem Titel "SOS – Seefahrt ohne Sicherheit" wurde am 31 August 1996 ausgestrahlt- es gibt noch Kopien im Archiv vom NDR)

Im November 1996 konnten wir die ersten 12 Containerschiffe ausruesten. Was war aber mit all den anderen Schiffstypen?

Es war klar, dass dies nur in der Zusammenarbeit mit den jeweiligen Reedereien und vor allen Dingen den Experten , die solche Schiffe fuehren, moeglich wurde. Eine ganze Gruppe von Reedereien begann nun, mit uns zusammenzuarbeiten. Einige moechte ich hier erwaehnen: Reederei Hermann Buss, Reederei Ahrenkiel (70 Schiffe), Reederei Oltmann (7 Schiffe), Reederei DFO, Reederei Poseidon (heute Finnlines) und viele andere.

Wir hatten zwar ein nettes System geschrieben, waren aber der Integration kaum einen Schritt naeher gekommen. Da ein grosser Gefahrenbereich von der Ladung ausging, brauchten wir  einen Ladungsrechner, der gleichzeitig mit dem IMO Gefahrengut Code verknuepft war. Wir begannen eine Kooperation mit der Firma Seacos in Flensburg, auch eine kleine, hoch innovative Firma, die einen der besten Ladungsrechner der Welt hergestellt hatte. Nun hatten wir schon ein grosses Gebiet integriert.
Zu dem Zeitpunkt gab es zwar fuer Einzelbereiche  sehr gute Automationssysteme , aber sie waren alle Inselloesungen, und keine kommunizierte mit der anderen.
Es war klar, dass keiner dieser Automationshersteller sein System offen legen wuerde. Erst eine gesetzliche Massgabe erbrachte die Moeglichkeit, die entsprechend notwendigen Daten fuer Schnittstellen zu erhalten.
Fuer die nautischen Geraete wurde ein Schnittstellenstandard NMEA entwickelt und international gesetzlich vorgeschrieben. Dies ermoeglichte nun auch alle Navigationsgeraete wie Radar, GPS, die elektronische Seekarte, Echolote, Loggen zusammenzufuehren.
Da es bei den grossen Herstellern wie MAN, Siemens, Litton Marine, MTU usw. die Maschinenautomation, Powermanagement und viele andere Systeme  herstellten, die unterschiedlichsten Ethernet Bus Systeme gab und da man dies alles, besonders auf bestehenden Schiffen nicht aendern konnte, musste hier eine andere Loesung her.

Dies war der Datenwandler, der alle Daten, egal von welchem System in den nautischen NMEA Standard wandelte. (Sogar die Nachruestung wurde gesetzlich vorgeschrieben)
Fuer die Ausruestung aelterer Schiffe entwickelte die AVECS einen Datenkonzentrator, der alle nicht kompatiblen Daten in Echtzeit zum NMEA Standard wandelte. Bei den gewaltigen Datenmengen die in Echtzeit, gewandelt und gespeichert werden konnten wir das nur mit einem UNIX QNX System bewerstelligen. Durch den Konzentrator wurde es dann egal unter welchen Betriebssystem die anderen Systeme liefen

Eingebunden werden mussten aber auch die Kommunikationssysteme wie das GMDSS (Global Maritime Distress Signaling System und die verschiedensten Inmarsatsysteme (A,B,C und F). 
Damit sollte erreicht werden, dass bei Notrufen alle beteiligten Behoerden und Rettungssysteme an Land automatisch alarmiert und aktiviert werden sowie die im Notfall notwendigen Daten (wie z.B.: Position, Geschwindigkeit, Art des Unfalls, Folgegefahren wie Oelspill, Verletzte und benoetigte Hilfe usw) automatisch durchgeschleift werden konnten. Dies hiess auch, dass alle landgestuetzten Systeme im Datenstandard arbeiteten mussten.
Da Seeunfaelle oft mehrere Staaten gleichzeitig betreffen, musste dies auch international geregelt werde,. Man kann sich leicht vorstellenr welchen Aufwand dies alles nach sich zog.

Hier eine Grafik, die ein Beispiel darstellt, was alles an Bord eingebunden werden musste und heute auch wird



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An Bord und in der Reederei gab es aber noch mehr Luecken wie. z.B: Der Dokumentationsflut musste man Herr werden, Planned and Controlled Maintenance, Supply Chain Management, Continuous Surveys mit direkter Verlinkung zur Klassifikationsgesellschaft, Crewmanagement und Fehlerverfolgungssysteme .Fuer all das musste weitere interactive Software entwickelt werden.

Da die Reedereien natuerlich zig Schiffe hatten, musste auch noch ein Flottenmanagement System entwickelt werden. Der nun gewaltige Datenverkehr zwischen Schiff und Reederei musste ebenfalls per Satellit oder auch Internet gewaehrleistet werden. Schiffe, die nicht ueber solche Anlagen verfuegten, machten den Datentransfer im Ankunftshafen. 

Hier mal eine Grafik eines solchen Flotten Management Systems- rechts kann man auch die einzelnen Produkte erkennen, die wir fuer die Luecken entwickelten.




Weltweit arbeiteten 100te von Firmen daran, sich mit ihren Produkten in die Integration einzufuegen. Der Prozess laeuft natuerlich permanent weiter und wo er heute genau ist, weiss ich nun auch nicht mehr, da ich schon ueber 4 Jahre aus dem Geschaeft bin.

Der finanzielle Aufwand ueberstieg oft die Moeglichkeiten der kleinen innovativen Firmen, so kam es, dass groessere Konzerne (wie hier Interschalt) diese Innovationsfirmen aufkauften.
Zusammen mit ihren eigenen Produkten und den neuen Innovationen koennen diese Firmen die Integration, durch Kostenersparnis, auch preiswerter komplementieren..
(so ueber nahm Interschalt meine Firma AVECS, sowie auch Stein & Sohn und die Firma Seacos)
Es gab weltweit mehrere solcher Zusammenschluesse und einen moechte ich hier nun noch erwaehnen, meinen groessten Konkurrenten SpecTec (Norwegische Firma), die zwar ueber eine ganz andere Schiene kamen ( Wartungsbereich und  den Supply Management System)  - hier waren sie Marktfuehrer -  sie wurden von der hollaendischen Telekom KPN geschluckt.
Dies geschah zur Integration des Datentransfers.

Selbst wir Konkurrenten mussten auf vielen Schiffen zusammenarbeiten, da sich von beiden Firmen Systeme an Bord befanden

Wie sollte das Ganze nun bedient werden?
Erst durch die Entwicklung der integrierten Schiffsbruecke, die parallel zur anderen Integration verlief, liess sich eine vernuenftige Bedienbarkeit realisieren.

Hierbei haben sich einige Hersteller sehr hervorgetan wie. z.B.: Raytheon-Anschuetz, SAM AtlasElektronik, die auch beide die Marine sehr stark beliefern und fuer diese auch solche Bruecken unter Einschluss der Waffentechnik entwickelte.

Nach Vorschrift duerfen nicht mehr als drei Computer auf der Bruecke laufen (bei der Teilautomation war das meiste, was wir gefunden haben, 21 Rechner)
Alle Systeme laufen auf diesen Rechnern. Mit jedem Rechner kann jedes beliebige System bedient werden, von der Navigation, Radar, Wartung, Maschinenautomation , Beladungsrechner,  Feuerloeschanlagen, Powermanagement  bis zum Kommunikationssystem usw.) Braucht ein System Daten von einem anderen System, so sind sie automatisch vorhanden.
Vorgesehen sind also drei Bedienerplaetze, wo drei verschiedene Systeme gleichzeitig bearbeitet werden koennen, aber auch jeder beim anderen zur Unterstuetzung sich mit einklinken kann.

Bei grossen Notfaellen laufen die Alarmierungssysteme sowie die Bereitstellung von Rettungs- und Notfallmitteln voll automatisch ab, dies natuerlich nur bei den groessten Industriestaaten in ganz Europa, den USA, Kanada, Australien, Japan usw.
(An der Kueste von Somalia rechnet man sich natuerlich nur aus, wieviel Loesegeld die Besatzung und das Schiff bringen koennte.)

Anbei die Grafik einer solchen integrierten Bruecke. Deutlich zu sehen sind die drei Rechner. Links die Feuerloeschanlage. Ganz rechts die Maschinenkontrolle. In der Mitte das Steuerpult.



Sollten die Integrationssysteme ausfallen, so kann immer noch jede Subautomation einzeln bedient werden, sollte diese auch ausfallen kann jedes System auch noch manuell bedient werden.

Das Decision Support System hatte zu Anfang 21 Notfallplaene mit Checklisten fuer Notfallmassnahmen, heute sind es bereits 70 Notfallplaene. Falls dieses System ausfaellt, gibt es die Checklisten der Notfallplaene auch noch in gedruckter Form in Notfallordnern.

Hier mal eine vergroesserte Grafik der Schaltschraenke des elektrischen Powermanagements an Bord



Zum Schluss:
Da man nach Seeunfaellen nie genau die Ursachen feststellen konnte, beschloss man, eine "Black Box" (bloeder Name – kommt von magic box) oder besser gesagt den Voyage Data  Recorder (VDR) auf allen Schiffen ueber 500 BRZ stufenweise einzufuehren.
Durch die Integration ist er in der Lage, saemtliche Daten und Geschehnisse der letzten 12 Stunden wiederzugeben.
Nach 12 Stunden ueberschreibt er sich.
Um die Daten leicht auslesen zu koennen, wurde ein Replaysystem entwickelt, dass die letzten 12 Stunden wie ein Video abspulen laesst. Man kann es jederzeit anhalten und auch zurueckspulen.
Da er viel mehr aufzeichnet als nur Reisedaten, nannten wir ihn MER (Marine Event Recorder)
Der VDR hat sehr viele interessante Details und deshalb werde ich ihn, in einem der naechsten Threads in diesem Board detailliert vorstellen.
Der MER ist uebrigens der einzige deutsche und einer der ersten VDRs der Welt gewesen. 
Er hat die 500fache Leistungsfaehigkeit einer "Black Box" im Flugzeug und die 36 fache Speicherzeit.




Hier mal die Computer geraenderte  Bruecke der K  130 Korvette

Hier gibt es natuerlich mehr Bedienerplaetze, da ja auch die Waffentechnik mit eingebunden  ist.




Wen es interessiert,  hier noch mal ein link zu einer Niederschrift eines Interviews des Seefahrt Magazins "Hansa" und mir Mitte 2002 .

Es beschreibt die Zusammenhaenge und Problematik, die derzeit herrschten.


http://premium1.uploadit.org/CaptainHans//Interview-Hansa-Avecs.doc

unter dem naechsten link findet man wenn man auf Defence Systems und Product Range klickt noch viel mehr zu Marine Systemen

http://www.raytheon-anschuetz.com/index.php?StoryID=35


Ich hoffe es war interessant fuer Euch

[Big A]

Hans, ich bin baff erstaunt wie Du es immer wieder schaffst komplizierte Vorgänge und Technik so anschaulich und vor allem leicht verständlich, komprimiert und lesbar darzustellen. Meine absolute Hochachtung!

Axel

[Captain Hans]

noch was

bei dem letzten link Raytheon- Anschuetz sollte man mal unter Defence Systems , Surface Ships und Submarine den Text nach unten scrollen, dort gibt es ein paar nette videos

[Captain Hans]

Hier noch ein link zum Thema   " Integrierte Schiffsmanagementsystemen"

der meine vorangegangenen Bericht unterstuetzen soll
Der Artikel stammt von der Diplom Ingenierin Andrea Gruen (GL), die auch unsere Software zertifizierte.

http://www.vdi.de/index.php?id=2196&type=123